JPS5961807A - 自動焦点制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は自動゛焦点制御装置、特に、物体に向けて信号
な投射し、その反射信号を検出して光学系の焦点な自動
調節する能動型の自動焦点調節システムケ備えた自動焦
点制御装置に関する。

従来技術 能動型の自動焦点調節システムについては既に種々提案
され、また、ステイル、カメラ、８闘シネ、カメラ、或
いはビデオ、カメラ等に於て様々なタイプのものが実施
されていることは周知の通りであるが、どの様なタイプ
のものであれ、斯かる能動型のシステムに共通した難点
はその電力消費量が非常に大となると云うことである。

即ち、物体に向けて投射する信号が光であれ、或いは、
超音波であれ、システムの性能アップのためには高出力
の信号投射な行わなければならず、近年になって、品出
カニ几ＢＤ（赤外発光ターイオード）等が開発さ１、ろ
様になって来たとは言うものの、未＃幸だそれらの電力
消費は非常に大きいものである。従って、特に、シネ、
カメラやビデオ、カメラの様に、撮影な行っている間中
、常時、自動焦点調節システムな作動しておく必要のあ
るものにあって（ゴ、大きな障害となっているのが実情
である。殊に。

昨今、えビデオ、カメラについてはボータプル化が進ん
で来ており、従って、その電源容量も増々限らｔつつあ
るため、上記能動型システムの電力消費の大きいことば
増々大きな障害となって来る。

目　　　的 従って１本発明の目的は１本来的に電力消費の犬なる能
動型の自動焦点調節システムな備えているにも拘らず、
電力消費な格段に軽減させろことの出来る新規な自動制
御装置な提供することに在る。

本発明の他の目的は、必要時のみ焦点調節システムを働
かせると云う合理的な方法によって電力消費な格段に軽
減させることの出来るより有利な自動焦点制御装置な提
供することに在る。

実施例 以下、本発明の好ましい実施例について添附の図面な参
照して説明する。

尚、ここに示す２つの実施例は何れも本発明な投光式の
自動焦点調節システムな装備したビデオ、カメラに適用
した場合の例であるが、本発明が斯かる実施例のみに限
定されるものではないことは言う迄もないことである、 −力レンズのために光軸に沿って可動である。

４は該撮影光学系（１〜３）によって形成される被写体
の像を走査するためのＣＯＤ等の固体撮像素子、５は該
固体撮像素子４な駆動するドライバ回路、６は走査信号
処理用のプ１鳳アンプ、７はガンマ補正回路、８はブラ
ンキング混合回路、９は＋７７　、グリップ回路、１ｏ
は′成子ビュー、ファインダで、これらは何れもＣＣＤ
ビ云オ、カメラに於て公知のものである。Ｊ】はビデオ
信号記録装置である。

１２は被写体に向けて赤外光な投射するための例えば前
述のＩＲＥＤの様な発光素子、１３はこｊ、な作動させ
ろための投光回路、１４は核子（例えばシリコン、フォ
ト、セル）テ、独立した２つの受光部１４Ａ及び１４Ｂ
Ｖ備えている。ここで１発光素子１２及び受光素子１４
は。

撮影光学系が被写体に対して合焦している状態では発光
素子１２かも投射された光が被写体で反射されてほぼ受
光素子１４０２つの受光部１４Ａ、１４Ｂの境界部分に
入射し、撮影光学系の焦点が被写体よりも手前に合って
いる前ビン状態では反射光が受光部１４人により多く入
射し、逆に、撮影光学系の焦点が被写体よりも遠方に合
っている後ビン状態では反射光が受光部１４Ｂにより多
く入射する様、フォークシング、レンズ１の移動に対し
て関係付けら１．ている。斯かるｔｉｌ？成については
既に周知であるのでその具体例についての説明は割愛す
る。尚、発光素子１２及び受光素子１４の前方には夫々
周知の如く投光レンズ及び受尤レンズ、“また、必要に
応じて赤外透過フィルタ等が配置さｒ、るものである。

１５Ａ及び１５Ｂは夫々受光素子１４の各受光部１４Ａ
、１４Ｂの出力？増幅するためのアンプ、１６は両アン
プ］　５Ａ　、１５Ｂの出力の差Ｖｄ（＝ｉ　５Ａｏｕ
ｔ　−１５Ｂｏｕｔ　）　？形成するための差動アンプ
、１７は核差動アンプ１６の出力Ｙｄな、合焦範囲な規
定する所定の基準レベル範囲一△■〜＋△Ｖに対して比
較して−△■≦Ｖｄ≦＋△■の場合には出力２Ｆ？／ハ
イと為し、Ｖｄ〉＋△Ｖの場合には出力ＮＦをハイと為
し、また、Ｖｄ＜−△Ｖの場合には出力ＦＦなハイと為
す様に構成された比較回路（例えばウィンド、コンパレ
ータであ、ｂ）ｖ、ここでは出力ＩＰのハイは合焦状態
な、出力ＮＦのハイは前ビン状態な、そして出力ＦＦの
ハイは後ビン状態な夫々表わす。１８は該比較回路１７
の出力に基づいてフォーカシング、レンズ駆動用モータ
１９の正、逆転及び停止を制御するモータ制御回路マ゛ 収１例えば、比較回路１７の出力ＮＦのハイに私 応答してモータ１９な正斂させることによりフォーカシ
ング、レンズ１な図中矢印Ａ方向に、即ち、遠距離合焦
側へ駆動させ、ｉた。出力ＦＦのハイに応答して逆転さ
せることにより、レンズ１な矢印Ｂ方向に、即ち、近距
離合焦１１１１・＼駆動させ、そして出力ＩＦのハイに
応答して停止させる様、構成されている。尚、斯かるモ
ータ制御回路は１例えば１周知の如く５　トランジスタ
のコンプリメンタリ接続等な以って構成し得ろものであ
る。因みに、フォーカシング。

レンズ１のＡ及びＢ方向の移動に関連して発光素子１２
及び受光素子１４も図中の矢印人及びＢ方向に夫々移動
させられるものである。

本実施例に於ては以上に説明した１２〜１９で示さＴ＋
、ろ要素により能動型の自動焦点調節システムが構成さ
れているものである。

２１は上記ドライバ回路５からの撮像素子ドライブ、ク
ロックを力、ラントする力９ンタ２０の出力により、撮
像素子４の走査出力のうち、第２図に示す該撮像素子４
の有効撮像面４ａ中の４ｂで示す領域に対応した出力を
取り出す様に制御されるゲート回路、２２は該ゲート回
路２１によって取り出された走査出力中の高周波成分を
検出するための高周波成分検出回路、２３に言上記カウ
ンタ２０の出力により箪写体像の１走査の終了、即ち、
組直同期の度毎に該高周波成分検出回路２２の出力をサ
ンプル、ホー！レドするサンプル、ホールド回路、２４
は撮影光学系が合焦状態に達した際に後述する回路構成
な通じて附与されるラッチ、パルスに応答してその時点
でのサングル、ホールド回路２３の出力なラッチするラ
ッチ回路、■丸及び八は該ラッチ回路２４の出力に対し
、これよりも若干低めの、例えば、その約８側根度の出
力レベルを得ろための分圧用抵抗、２５はサンプル、ホ
ールド回路２３の出力と抵抗比、及びＲ３により分圧さ
れたラッチ回路２４の出力とな比較して前者が後者より
も低くなった際にその出力がノ１イからロウに転スる様
に為されたコンパレータである。

ここで１画像の走査出力中の高周波成分は像の鮮明度と
対応関係に在るもので、像の鮮明度が向上すれば高周波
成分が増大し、これにより高周波成分検出回路２２の出
力レベルも増大して来るものである。従って、撮影光学
系が合焦状態に達した際の高周波成分検出回路２２の出
力レベルなラッチ回路２４によりラッテし、そして、許
容合焦範囲を例えば、このラッテされた合焦時の高周波
成分検出レベルから約２側根度の幅に設定して５該うッ
チ回路２４の出力の約８割のレベルな基準レベルとし、
引き続いて得られろ高周波成分検出レベルがこの基準レ
ベルを下回った際に撮影光学系が合焦状態から脱したと
判定することが出来る訳である。

尚、像走査出力、をもとに像の鮮明度な検出するための
、上記高周波成分検出回路２２に代わろ他の回路例とし
ては例えば、第３図Ｖｃ２２’で示す様に、像走査出力
な先ず微分回路３０により微分し、その出力を絶対値化
回路３１により絶対値化した後、２乗回路３２により２
乗し。

その出力な積分回路３３により積分する様な構成のもの
が可能である。

因みに上記抵抗Ｒ３及びＲ７による分圧比は、許容合焦
範囲なより狭くすることな欲する場合には例えば０．９
程度に上げても良く、要は、希望さ する許容合焦範囲の広りに応じて任意に設定されろもの
である。

本実施例に於ては以上に説明した２０〜２５及びｌ（、
、、鴇で示される要素により一度合焦状態に達した撮影
光学系が合焦状態から脱したことを検出するための検出
手段が構成されて（・ろものである。

２６は上記比較回路１７の出力ＩＦ＆反転させるインバ
ータ２７の出力の〕・イからロウ′＼の変化によりセッ
トされ、また、電源投入時に、不図示の周知のパワー、
アップ、クリア回路から出力されるノ（ツー。アップ、
クリア、）くルス及び上記コンパレータ２５の出力を受
けろＯＩｔゲート２８の出力のハイからロウ・＼の変化
によ１’１ｉ１１ つリセットされる様に為さｒ、た立下り周期型のＲ８−
フリフグ。フロップ、２９は該フリップ。

フロップ２６のＱ出力のノ）イに応答して単ノくルスな
出力するワン、ショット回路（単安定マルチ、バイブレ
ータ）で、その出力は上記ラッテ回路２４にラッチ、パ
ルスとして附与さ′ｒ１．７１゜また、フリフグ。プロ
ップ２６のＱ出力は上記投光回路１３及びモータ制御回
路１８にイネイプル信号として附与され１両回路１３及
び１８はこのＱ出力がハイである場合に作動し、ロウの
場合は作動な停止する様、構成される。具体的には例え
ば両回路１３．１８の各給電路中にスイッチング、トラ
ンジスタを配して、それらな、上記フリップ、フロップ
２６のＱ出力のハイによりオンさせ、また、口９により
オフさせることで両回路１３．１８の作動、不作動を制
御する様な構成で良い。

本実捲例に於ては主として上記フリップ、プロップ２６
により撮影光学系の合焦状態に於て上記自動焦点調節シ
ステム（１２〜１９）の作動な停止させ、また、撮影光
学系が合焦状態から脱したことな検出する上記検出手段
（２０〜２５　、　Ｒ，、Ｒ，）の出力に応答してこれ
な再作動させろ制御手段が構成されているものである。

さて、以上の構成に於て、今、カメラの電源な投入する
と、この時に不図示のパワー、アップ、クリア回路から
出力さ１．るパワー、アップクリア、パルスにより０１
（＋ゲート２８な通じてブリップ、フリップ２６がリセ
ットされ、そのＱ出力が７・イになる。これにより投光
回路］３及びモータ制御回路Ｉ８が、従って、自動焦点
調節システムがイネイブルとなり、投光回路１３は発光
素子１２な作動させて発光ヶ行わせる様になる。発光素
子１２より不図示の投光レンズな介して投射された光は
被写体により反射さｊ。

が前ビン状態に在れば比較回路１７の出力ＮＦがハイと
なるためにモータ制御回路１８はモーｐｘ９１Ｅ転させ
て、フォーカシング、レンズ１な矢印入方向に、即ち、
遠距離合焦側に駆動させ、また、逆に、後ピン状態に在
れば比較回路１７の出力ＦＦがハイとなるためにモータ
】９す逆転させてフォーカシング、レンズ１な矢印Ｂ方
向に、即ち、近距離合焦側に駆動させろ様になる。

一方、この間、ドライバ回路５ｖｃ、より撮像素子４が
駆動され、撮影光学系により形成さｊろ被写体像の走査
が行われており、そして、この時の走査出力は６〜９で
示さｊ、ろ周知のビデオ、プロセス系で処理された後、
電子ビュー、ファインダ】０に附与されて、ここで撮影
画面のディスプレイが行わｊｌ、また、必要に応じて記
録装置１１で記録されろ訳であるが、この時、カウンタ
２０による制御の下で、撮像素子４からの走査出力のう
ち、第２図に示す該撮１象素子４の撮隊面４ａ中の中心
領域４ｂに対応した走査出力がゲート回路２Ｉを通じて
取り出され、これは次の高周波成分検出回路２２に附与
されて、ここで高周波成分の検出が行われ、その検出出
力は１走査の終了の度毎に、即ち、垂直同期の度毎にサ
ンプル、ホールド回路２３でサンン状態或いは後ピン状
態から合焦状態に達すると、七の時点で比較回路１７の
出力ＩＰがノ・イとなるためにモータ制御回路１８＆２
モータ１９を停止させろ様になる。一方、この時、これ
までハイであったインバータ２７の出力がロウとなるた
めにフリップ、フロップ２６がセットされ、そのＱ出力
はノ・イからロウに、また、Ｑ出力はロウからハイに夫
々変化する。そしてＱ　出力がロワになると投光回路１
３及びモータ制御回路１８がディスエイプルとなるため
に自動焦点調節システムは作動な停止する様になる。ま
た、Ｑ出力がノ１イになると、これに応答してワン・シ
ョット回路２９より単ノ（ルスが出力され。

こｌｒＬ、によりラッテ回路２４はその時点でのサンプ
ル、ホールド回路２３の出力なラッチする様になる。斯
かる状態、即ち、自動焦点調節システムの停止状態は撮
影光学系のピントが再び崩れる迄、即ち、具体的には抵
抗Ｒ，，、Ｉ（、で設定した許容含熱範囲から脱する様
になる迄、換言すれば、サンプル、ホールド回路２３の
出力が抵の下で撮影が行われる様になる。

一方、斯かる状態で撮影が行わｎでいろ間に時点で、す
′ンプル、ホールド回路２３の出力が抵抗Ｉｔ、　、几
、で分圧されたラッテ回路２４の出力レベルを下回る様
になるために、それまでハイであったコンパレータ２５
の出力がロウとなる。

これ罠よりＯＲゲート２８な通じてフリップ。

フロップ２６がリセットされてそのＱ出力がハイに復帰
するために投光回路】３及びモータ制御回路１８がイネ
イブルとなり、従っ℃、自動焦点調節システムが再び作
動して撮影光学系の自動焦点、ｒｍ節が再開される様に
なる。

本実施例に於ては以上の様圧して、撮影光学系が合焦状
態に達すると自動焦点調節システムの作動が停止させら
れ、そして撮影光学系が合焦状態から脱すると再作動さ
せられると云った動作が撮影中繰り返されろものである
。

ここで本実施例に於ては撮影光学系の合焦状態では投光
回路】３及びモータ制御回路１８をディスエイプルとす
ることで自動焦点調節システムの作動を停止させろ様に
しているが、これに代えて、システムの全回路なディス
エイプルとする様にしても良いものである。そのためＫ
は例えばシステムの全回路に対する給電路中にスイッチ
ング、トランジスタな配して、そのオン、オフをフリッ
プ、２０ツブ２６のＱ出力によって制御する様にすれば
良いものである。但し。

能動型の自動焦点調節システムに於て電力消費の高い要
素は冒頭に述べた様に専ら信号発生源、即ち、上記発光
素子１２であり、従って、投光回路１３なディスエイプ
ルとするだけでも電力消費の軽減の効果は非常に太きい
ものである。

因みに投光回路１３と共にモータ制御回路１８なもディ
スエイプルとしているのは信号光の投射が断たｊ、でい
る状態での誤動作な防止するのが主なねらいであり、従
って、この誤動作の防止についての他の手段な構じ得る
のであれば。

モータ制御回路１８をディスエイプルとすることは必ず
しも必要ではない。

尚、これは本発明の要旨外ではあるが、上記記録装置１
１による記録動作の制御に関しては、例えば、カメラの
トリガ、ボタンな２段押下式にして、その第１Ｒ目で記
録装置１１な除く他の全ての装置系な作動させ、第２段
目で記録装［１１％’作動させる様にしても良く、或い
は第１図中に示す如く、パワー、アップ、クリア。

パルスによってリセットされ、上記インバータ２７の出
力のハイからロウ・＼の変化によりセラ同 トされろ立下り周期型のＲ８−ブリップ、フロップ３４
な配し、そのＱ出力を記録イネイブル（ｉｆ号と１−て
記録装置１１に附与して該Ｑ出力のハイにより記録なイ
ネイブルとする様にしても良いものである。特に後者の
構成によれば、撮影の開始に際し、撮影光学系が初めて
合焦状態に達する迄は記録を阻止し得ると云う効果が得
られるものである、 次に本発明の第２の実施例について説明するに、第４図
に於て、図中、８ｇ１図に於けると同一の符号な以って
示される要素は既述のものと全く同一のものである。即
ち、この第２の実施例は、既述の第１の実施例に於ける
反射光検知用の受光素子１４な固体撮像素子４の撮像面
４ａの一部にて代用する様にしたもので、この点に於て
のみ第１の実施例と相違するものであり。

従って、ここでは、主として第１の実施例とは相違する
部分な説明し、それ以ＩＡＫついては第１の実施例に関
する説明な援用するものとする。

図に於て、３５人及び３５Ｂｔ’！夫々カウンタ２０′
の出力によって、ＩＩＩＬ像素子４の走査出力のうち、
第５図に示す該撮像素子４の撮律面４ａ中の４０及び４
ｄで示す領域に対応した出力な取り出す様に制御される
ゲート回路、３６人及び３６Ｂは夫々該ゲート回路３５
人及び３５Ｂによつ℃取り出された走査出力な積分する
積分回Ｍ、３７人及び３７Ｂは夫々カクンタ２０’の出
力によって、撮像素子４によるｌ走査の終了の度毎に、
即ち、垂直同期の度毎に積分回路３６Ａ及び３６Ｂの出
力をサンプル、ホールドする様に制御され、るサンプル
、ホールド回路で、その出力は夫々差動アングル１６の
非反転及び反転入力に附与される。

ここで撮＠面４ａ中の上記領域４Ｃ及び４ｄ反射光の入
射点の移動の範囲をカバーし得る様に、且つ、同じ長さ
に設定されており１幅については最少限１女走査ライン
分で良い。従って、これら領域４Ｃ及び４ｄは夫々第１
図に於ける受光素子１４の受光部１４Ａ及び１４Ｂに相
当し、また、サンプル、ホールド回路３７Ａ及び３７Ｂ
の出力は同じく第１図に於けるアンプ１５Ａ及び１５Ｂ
の出力に相当することになる。

以上のｌＡは第１図に示した第１の実姉例の場合と全く
同様の構成であり、また、動作についても発光素子１２
から投射された後、被写体で反射されて来る信号光の検
知が撮呻面４ａ中の領域４Ｃ及び４ｄ並びに・これらに
連らなる３５Ａ−３６Ａ−３７Ａ及び３５Ｂ−３６Ｂ−
３７Ｂで示される回路な通じて行われる魚具ＩＡは第１
の実施例の場合と全く同様である。

効果 以上詳述した様に本発明の自動焦点制御装置によれば、
本来的に電力消費の大なる能動型の自動焦点調節システ
ムな備えているにも拘らず。

その合理的な用法によって電力消費な大幅に軽減させる
ことが出来るもので、特に、シネ、カメラやビデオ、カ
メラの様に撮影中常時連続して自動焦点調節システムな
作動させておく必要のある機器に於てその効果甚だ大な
るものである。

動方式と称されるもの）を例に挙げて、これに本発明の
改良な適用した場合について示したが。

本発明が斯かる赤外光投射式のもののみに限定されるも
のではないことは勿論のことで、他に超音波投射方式（
位相検出タイプ、レーダー。

タイプ）やこれに類するもの等、能動型のシステムに広
く適用可能で、しかも同様の効果が得らｎ、るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図＆１本発明の第１実施例ｆ）電気回路系σ）八 構成を示すブロック図。 第２図は第１図示構成に於ける非合焦検出のための撮像
素子の撮像面上でσ）検出領域を示す模式図、 第３図は第１図示構成に於ける非合焦検出のための要部
回路の他の構成例を示す部分回路フ。 ロック図。 第４図は本発明の第２σ）実施例の電気回路系の構成を
示すブロック図。 第５図は第４図示構成に於ける信号光検１＋３及び非合
焦検出のための撮隊素子の撮像面上でσ）各検出領域を
示す模式図である。 １〜３・・・光学系（ｌはフオーカンフグ。レンズ）、
４・・・撮隊素子、１２〜１９　；　ｌ　２　、１３゜
４Ｃ，４ｃｌ　、２０’、３５〜３７．１６〜】９°゛
。 能動型自動焦点調節システムσ）構成要素、２０〜２５
；２０’、２１〜２５・°゛検出手段の構成要素、２６
パ制御手段（ブリップ、フロップ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体に向けて信号な投射し、その反射信号な検出して光
   学系の焦点な自動調節する能動型の自動焦点調節システ
   ムと、該光学系が合焦状態から脱したことケ検出するた
   めの検出手段と、該光学系の合焦状態に於て上記自動焦
   点調節システムの作動を停止させ、該検出手段に応答し
   て再作動させろ制御手段とを備えたことを特徴とする自
   動焦点制御装置。